Сети и системы связи

Описан источник излучения на частотно-стабильном полупроводниковом лазере, выполненном по технологии InGaAsP лазера с распределенной ОС. Устройство способно обеспечить жесткий допуск на абсолютную точность и долговременную стабильность для лазерных источников излучения для след. поколения волоконно-оптических сетей связи с уплотнением каналов по длине волны. Повышенная стабильность частоты лазера с распределенной ОС достигается с помощью эл. ОС для стабилизации оптической частоты относительно максимума пропускания опорного резонатора Фабри-Перо.

Описано устройство с подстраиваемой дисперсией для компенсации дисперсии 1-го порядка. Устройство основано на волоконной решетке Брэгга, записанной в конусообразном волокне с определенным профилем. Профиль конуса позволяет подстраивать дисперсию дифракционной решетки путем растягивания волокна до того момента, пока присутствует линейность задержки групповой скорости. Описано устройство с 0,8 нм полезной шириной полосы и возможностью подстройки величины дисперсии в диапазоне >40 пс/нм. Применение этого устройства в волоконно-оптических системах связи позволит повысить скорость передачи данных и увеличить протяженность передачи.

Предложена схема для полностью оптического восстановления синхросигнала из высокоскоростных данных, кодированных в формате без возврата к нулю. В схеме объединен компонент улучшения синхроимпульса с 2-секционным лазером с распределенной ОС. Рассмотрены функции и характеристики схемы при обработке 64-Гбит/с потоков данных в формате без возврата к нулю. Проведены исследования характеристик схемы с помощью численного моделирования. Показано, что система может осуществлять восстановление синхроимпульса из высокоскоростных данных в формате без возврата к нулю с удовлетворительными характеристиками.

Новые конструкции оптических волокон широко используются в компенсирующих дисперсию модулях, которые вставляются в оптические линии связи для повышения скорости передачи данных. Оптические волокна с 2-мя концентрическими сердцевинами могут демонстрировать очень большой коэф. отрицат. дисперсии и высокий показатель качества, что позволяет их использовать в компенсирующих дисперсию модулях. Однако, этим волокнам свойственно передавать 2 супермоды. Селективная инжекция моды центр. элементарного волновода волокна м. б. реализована с помощью входного соединения с одномодовым оптическим волокном с целью получения отрицат. дисперсии. Продемонстрировано теоретически и подтверждено экспериментально влияние такой частичной инжекции.

Устройство оптического приема способно выдавать управляющий сигнал и сигнал данных, принятый в качестве оптического сигнала, даже если принятая оптическая мощность поступившего оптического сигнала флуктуирует. Секция оптоэл. преобразования преобразует поступившего из оптического волокна оптический сигнал в электрический. Секция детектирования поступившей оптической мощности детектирует принятую оптическую мощность оптического сигнала. В устройстве имеются секция установки уровня детектирования, а также секция сравнения.

Представлены 2.5 Гбит/с монолитные ИС для оптического передатчика и оптического приемника, выполненные по 0,35 мкм технологии комплементарного металл-окисел-полупроводник транзистора (CMOS). Передатчик, который включает 4:1 мультиплексор и драйвер ЛД, имеет 4 622-Мбит/с произвольных сигнала в качестве его входов и создает 2.5-Гбит/с управляющий сигнал в качестве выхода. Приемник обнаруживает 2.5-Гбит/с произвольный сигнал и создает 4 622-Мбит/с сигнала на выходе. Основные схемы включают усилитель напряжения, управляемый током, усилитель-ограничитель и схему восстановления данных и синхроимпульса.

Приводятся результаты теоретического исследования влияния температуры на характеристики демультиплексоров, построенных на волоконных брэгговских решетках (ВБР). В настоящее время демультиплексоры на ВБР относятся к классу наиболее передовых устройств на мировом рынке. Также рассматриваются характеристики демультиплексоров, построенных на основе интерферометра Маха-Цендера с брэгговскими решетками, записанными в плечах интерферометра, и простых полностью волоконных демультиплексоров, содержащих одну ВБР, свет от которой выходит через боковую поверхность волокна.

Основываясь на станд. связанных уравнениях, описывающих волоконные рамановские усилители, предложены обобщенный автоматический алгоритм, основанный на генетическом алгоритме, и метод глобальной сходимости Броудена для проектирования широкополосных усилителей с накачкой в обратном направлении. Главными преимуществами данного алгоритма являются его высокая эффективность, более легкая сходимость и возможность более широкого использования. Приведенные результаты расчетов для 3-х типов волоконных рамановских усилителей показал, что пульсации усиления в 10 ТГц ширине полосы усиления оказались в пределах ±0,6 дБ.

Рассматриваются основные способы уменьшения влияния поляризационной дисперсии мод в высокоскоростных цифровых волоконно-оптических системах передачи, одним из наиболее простых среди которых считается использование оптического приемника со следящим порогом решения. Отмечается, что коммерчески применяемые в наст. время приемники выпускаются с фиксированным порогом решения, не оптимизированным для ослабления данного типа искажений, в то время, как состояние поляризации распространяющегося излучения может произвольным образом изменяться, напр., в зависимости от температуры и давления. С помощью измерительной установки анализируется характер изменения порога решения в оптическом приемнике цифровых сигналов форматов NRZ и RZ со скоростью 10 Гбит/с вследствие влияния поляризационной дисперсии мод в протяженном волоконно-оптическом тракте на основе обычных одномодовых волокон. Приводятся результаты измерений параметров оптимизированного приемника с адаптивным порогом решения, спроектированном на основе полученных данных, в ходе которых получено уменьшение энергетического потенциала на 0,2 дБ при передаче сигнала в формате RZ и величине диф. групповой задержки в тракте .

Описана конструкция 160 Гбит/с мультиплексора ввода-вывода, использующего пару усовершенствованных эл.-абсорбционных модуляторов стоячей волны. Прямое переключение во временной области осуществлено без использования интерферометров или оптических управляющих импульсов, как требовалось ранее описанными подходами. Это показывает большое преимущество (с т. зрения компактности) разработанного мультиплексора. 40 Гбит/с базовая скорость привлекательнее при реализации более эффективных 160 Гбит/с систем. Осуществлена работа без ошибок для всех каналов при средних потерях мощности .

Представлена новая конфигурация схемы автоматического управления усилением оптических усилителей. Схема использует фильтр Фабри-Перо с 26,7 нм свободным спектральным диапазоном и 2 длиннопериодные дифракционные решетки для создания 2-х лазерных длин волн в одной петле ОС. Путем изгибания дифракционных решеток потери в резонаторе на различных длинах волн могут изменяться независимо для получения условий управления одним или 2-мя генерирующими лазерами.

Представлены результаты исследования усиления и шума усилителей на спиральных легированных эрбием волноводах, смонтированных на ограниченной поверхности чипа. В исследованиях использовалась модель уравнения скорости распространения, которая учитывает вызванные изгибом потери. Проведено сравнение характеристик таких усилителей с характеристиками усилителей на прямых волноводах, легированных эрбием, с теми же самыми параметрами. Получены оптим. параметры конструкции. Исследовано влияние усиленной спонтанной эмиссии.

Описана методика перестройки волоконных решеток Брэгга (в смысле изменения периода решетки) при расположения решетки на подложке в корпусе из полимерного материала, который подвергается мех. давлению в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса. При этом достигается ширина диапазона перестройки ЭКВИВ1 нм без возникновения двойного лучепреломления, обусловленного мех. напряжениями. Предсказанная крутизна диапазона перестройки =0,3 нм/Р/мм. Приведены результаты моделирования и эксперим. данные, которые согласуются с ними. Полученные результаты используются при конструировании датчиков давления на оптических волокнах и в системах оптической связи.

Представлены высокопроизводительные модуляторы с нормальной поверхностью, основанные на уникальных свойствах ступенчатых квантовых ямах на безопасной для глаз длине волны ЭКВИВ1550 нм. Изготовленное устройство продемонстрировало высокую эффективность и на 7 дБ больший коэф. экстинкции по сравнению с устройствами на связанных активных квантоворазмерных слоях. Энергетические границы полосы устройства м. б. подстроены в пределах 70 нм при сохранении 3-дБ глубины модуляции. Такой широкий диапазон подстройки исключает необходимость использования термоэл. охладителя, которые критичны для многих приложений. Устройства показали хорошие характеристики при температурах до 70°C.

Продемонстрирована система оптического многостанционного доступа с кодовым разделением каналов прямой последовательности, использующая суперструктурированную волоконную решетку Брэгга с эквивалентным сдвигом фазы в качестве кодера/декодера. Показано, что такая дифракционная решетка способна осуществлять кодирование и декодирование. Коэф. контрастности между правильно и неправильно декодированным сигналом 5:1, как и было предсказано при моделировании.

Представлены результаты оптимизации основных параметров волоконной дифракционной решеткой с линейной ЧМ, предназначенных для полной компенсации дисперсии оптических импульсов с линейной ЧМ. Теория показывает, что удовлетворительная компенсация характеристик м. б. достигнута с помощью волоконной дифракционной решетки имеющей гауссовское распределение связи и с величиной дисперсии, которая соответствует дисперсии исходных оптических импульсов с линейной ЧМ. Приведены результаты экспериментов.